Контрольная работа: Вычисление теплового эффекта реакций

7. Вычислить тепловой эффект реакции при стандартных условиях: Fe₂ O_{3 (т)} + 3 CO _(г) = 2 Fe _(т) + 3 CO_{2 (г)} ,если теплота образования: Fe₂ O_{3 (т)} = – 821,3 кДж/моль;СО_(г) = – 110,5 кДж/моль;

СО_{2 (г)} = – 393,5 кДж/моль.

Fe₂ O_{3 ( т )} + 3 CO _{( г )} = 2 Fe _{( т )} + 3 CO_{2 ( г )} ,

Решение.

Зная стандартные тепловые эффекты сгорания исходных веществ и продуктов реакции, рассчитываем тепловой эффект реакции при стандартных условиях:

16. Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Температурный коэффициент реакции.

К реакциям приводят только столкновения между активными молекулами, средняя энергия которых превышает среднюю энергию участников реакции.

При сообщении молекулам некоторой энергии активации Е (избыточная энергия над средней) уменьшается потенциальная энергия взаимодействия атомов в молекулах, связи внутри молекул ослабевают, молекулы становятся реакционноспособными.

Энергия активации не обязательно подводится извне, она может быть сообщена некоторой части молекул путем перераспределения энергии при их столкновениях. По Больцману, среди N молекул находится следующее число активных молекул N^  обладающих повышенной энергией^ :

N^ N·e^{– E / RT} (1)

где Е – энергия активации, показывающая тот необходимый избыток энергии, по сравнению со средним уровнем, которым должны обладать молекулы, чтобы реакция стала возможной; остальные обозначения общеизвестны.

При термической активации для двух температур T₁ и T₂ отношение констант скоростей будет:

, (2)

откуда, (3)

что позволяет определять энергию активации по измерению скорости реакции при двух различных температурах Т₁ и Т₂ .

Повышение температуры на 10⁰ увеличивает скорость реакции в 2 – 4 раза (приближенное правило Вант-Гоффа). Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость реакции (следовательно, и константа скорости) при увеличении температуры на 10⁰ называется температурным коэффициентом реакции:

 (4)

Или.(5)

Это означает, например, что при увеличении температуры на 100⁰ для условно принятого увеличения средней скорости в 2 раза ( = 2) скорость реакции возрастает в 2¹⁰ , т.е. приблизительно в 1000 раз, а при = 4 –в 4¹⁰ , т.е. в 1000000 раз. Правило Вант-Гоффа применимо для реакций, протекающих при сравнительно невысоких температурах в узком их интервале. Резкое возрастание скорости реакции при повышении температуры объясняется тем, что число активных молекул при этом возрастает в геометрической прогрессии.

25. Уравнение изотермы химической реакции Вант-Гоффа.

В соответствии с законом действующих масс для произвольной реакции

а A + bB = cC + dD

уравнение скорости прямой реакции можно записать:

,

а для скорости обратной реакции: .

По мере протекания реакции слева направо концентрации веществ А и В будут уменьшаться и скорость прямой реакции будет падать. С другой стороны, по мере накопления продуктов реакции C и D скорость реакции справа налево будет расти. Наступает момент, когда скорости υ ₁ и υ ₂ становятся одинаковыми, концентрации всех веществ остаются неизменными, следовательно,

,

ОткудаK_c = k₁ / k₂ = .

Постоянная величина К_с , равная отношению констант скоростей прямой и обратной реакций, количественно описывает состояние равновесия через равновесные концентрации исходных веществ и продуктов их взаимодействия (в степени их стехиометрических коэффициентов) и называется константой равновесия. Константа равновесия является постоянной только для данной температуры, т.е.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--